P R O G R A M Y

Elektronika Praktyczna 3/2004

54

do pojedynczego uk³adu FPGA, zamiast
przybieraÊ formÍ p³yty PCB. Wszystkie
dostarczone komponenty wirtualne s¹ pre-
syntezowane, a†ich dzia³anie dok³adnie
zweryfikowane. Daje to duø¹ swobodÍ
dzia³ania i†moøliwoúÊ ³atwego ekspery-
mentowania z†rÛønymi opcjami projektu.

W†sk³ad zestawu Nexar 2004 wchodzi

p³yta uruchomieniowa NanoBoard (fot. 1),
ktÛra wspÛ³pracuje bezpoúrednio z†progra-
mem i†umoøliwia konfigurowanie struktu-
ry FPGA, czyli budowÍ ìna øywoî wars-
twy sprzÍtowej. Ponadto, p³yta pozwala
na za³adowanie kodu do pamiÍÊ progra-

mu procesora, ktÛry zaimplementowaliúmy
w†naszym FPGA oraz jego uruchamianie,
ktÛre rÛwnieø odbywa siÍ ìna øywoî
w†prawdziwym sprzÍcie. Debugowanie
u³atwiaj¹ w†znakomity sposÛb tzw. instru-
menty wirtualne, takie jak analizatory lo-
giczne, generatory czÍstotliwoúci, liczniki
i†wiele innych, ktÛre wstawiamy wprost
na schemacie, a†system umieszcza je we-
wn¹trz naszego FPGA. Program komuniku-
je siÍ z†tymi instrumentami wirtualnymi
rÛwnieø ìna øywoî, za poúrednictwem in-
terfejsu JTAG, ktÛry zarz¹dza zarÛwno
warstw¹ sprzÍtow¹, jak i†programow¹ ca-
³ego projektu. Moøna rzec, øe nasz pro-
jekt jest ìøywyî na kaødym etapie, zarÛ-
wno w†warstwie sprzÍtowej, jak i†progra-
mowej. St¹d okreúlenie LiveDesign, ktÛre
pojawi³o siÍ wraz z†Nexarem, ale dotyczy
rÛwnieø programÛw z†nim wspÛ³pracuj¹-

Wprowadzony niedawno na rynek Ne-

xar jest pierwszym ìosobistymî systemem
wspomagaj¹cym ca³y proces projektowa-
nia, programowania i†uruchamiania syste-
mÛw mikroprocesorowych, implementowa-
nych w†dowolnym uk³adzie FPGA, niewy-
magaj¹cym od projektanta znajomoúci jÍ-
zyka HDL, takiego jak VHDL czy Verilog.

Nexar jest dostarczany wraz z†bibliote-

k¹ komponentÛw wirtualnych (IP cores)
obejmuj¹c¹ kilka procesorÛw, wiele goto-
wych komponentÛw logicznych oraz uk³a-
dÛw†peryferyjnych. Wszystkie te wirtual-
ne komponenty moøemy umieszczaÊ na
schematach oraz ³¹czyÊ razem, buduj¹c
w³asny projekt. Na tym etapie projektowa-
nie uk³adu nie rÛøni siÍ niczym od kreú-
lenia zwyk³ych schematÛw z†wykorzysta-
niem tradycyjnych elementÛw. Istotna rÛø-
nica jest widoczna dopiero w†kolejnych
etapach, kiedy realizowany projekt trafia

Spadaj¹ce ceny oraz rosn¹ca pojemnoúÊ najnowszych

uk³adÛw FPGA zachÍcaj¹ do ich szerszego stosowania

w†projektach elektronicznych. Moøliwoúci wspÛ³czesnych

uk³adÛw programowalnych pozwalaj¹ na implementacjÍ

ca³ych systemÛw mikroprocesorowych wewn¹trz

pojedynczego uk³adu, jednak istotn¹ przeszkod¹

w†masowym zastosowaniu tej technologii by³ brak

odpowiednich, niedrogich i†³atwych w†stosowaniu

narzÍdzi wspomagaj¹cych projektowanie i†uruchamianie

takich aplikacji. Prze³om w†tej dziedzinie przynosi

Nexar - najnowszy produkt firmy Altium.

Rys. 1

Wirtualne peryferia

Cyfrowe bloki funkcjonalne

są zapisane najczęściej

w formacie EDIF lub innym
przystosowanym do syntezy

logicznej. Przyjmują one

postać fizyczną po

implementacji w układzie

PLD, w praktyce najczęściej

w FPGA.

P R O G R A M Y

Elektronika Praktyczna 3/2004

56

cych, takich jak nowy Protel 2004 czy
nVisage 2004.

Istotn¹ czÍúci¹ filozofii, jaka przyúwieca-

³a twÛrcom Nexara, jest obs³uga wielu rÛø-
nych platform sprzÍtowych. W†obecnej
wersji Nexar obs³uguje rodziny uk³a-
dÛw†FPGA firm Altera i†Xilinx, a†docelo-
wo liczba platform jeszcze siÍ poszerzy.
Nie mniej istotny jest fakt, øe dostarczone
komponenty wirtualne s¹ wolne od op³at
licencyjnych, pomimo tego, øe w†bibliote-
kach znajduje siÍ wiele wartoúciowych
komponentÛw, jak procesory czy interfejsy
komunikacyjne, oprÛcz tego wiele podsta-
wowych komponentÛw logicznych oraz
tzw. instrumenty wirtualne wspomagaj¹ce
uruchamianie urz¹dzenia na
poziomie sprzÍtu.

Pomimo tego, øe projektuj¹c

za pomoc¹ Nexara, tworzymy
i†uruchamiamy system bazuj¹c
na p³ycie NanoBoard wyposa-
øonej w†rekonfigurowalny
uk³ad FPGA, nic nie stoi na
przeszkodzie, aby ostatecznie
zaimplementowaÊ go na innej
platformie, korzystaj¹c z†trady-
cyjnych elementÛw dyskret-
nych i†p³yty drukowanej czy
nawet w†formie wielkoseryjnego uk³adu
ASIC. Inaczej mÛwi¹c, moøemy wykorzys-
taÊ wszystkie dobrodziejstwa, jakie daje
FPGA na etapie projektowania, uruchamia-
nia i†testowania uk³adu, a†docelow¹ plat-
formÍ wybraÊ zaleønie od innych czynni-
kÛw, takich jak wymagane gabaryty urz¹-
dzenia, cena czy wielkoúÊ serii.

Inn¹ istotn¹ cech¹ úrodowiska Nexar jest

úcis³a integracja z†narzÍdziami do projek-
towania PCB, w†szczegÛlnoúci z†najnow-

szym programem Protel 2004. Nexar jest
wyposaøony w†specjalne narzÍdzia, ktÛre
optymalizuj¹ rozk³ad wyprowadzeÒ uk³adu
FPGA tak, aby moøna by³o jak najproúciej
zaprojektowaÊ p³ytÍ PCB, na ktÛrej uk³ad
bÍdzie zamontowany. FunkcjonalnoúÊ pro-
gramÛw Nexar 2004 i†Protel 2004 siÍ uzu-
pe³nia, co pokazano na rys. 2.

Wspomnieliúmy juø wczeúniej, øe Nexar

dostarczany jest w†komplecie z†p³yt¹ uru-
chomieniow¹ NanoBoard, ktÛra wspÛ³pra-
cuje z†programem, pozwalaj¹c na konfigu-
racjÍ, programowanie i†uruchamianie sys-
temu wewn¹trz FPGA. Konstrukcja Nano-
Board pozwala na stosowanie rÛønych
uk³adÛw FPGA, poniewaø nie s¹ one osa-

dzone bezpoúrednio na p³ycie, lecz za po-
moc¹ do³¹czanej p³ytki ìprzejúciÛwkiî,
tzw. doughterboard. Pierwsza wersja pro-
gramu dostarczana jest z†dwoma takimi
uk³adami - z†rodziny Spartan IIE (Xilinx)
oraz Cyclone (Altera).

Warto nadmieniÊ, øe NanoBoard wypo-

saøona jest w†zestaw uk³adÛw peryferyj-
nych. Znajdziemy tam m.in. klawiaturÍ,
wyúwietlacz LCD, matrycÍ LED, prze³¹cz-
niki DIP, przetworniki AC/CA, zestaw
portÛw I/O oraz pamiÍci zewnÍtrzne. Po-
nadto specjalne dedykowane z³¹cze umoø-
liwia zestawienie kilku p³yt w†³aÒcuch
i†uruchamianie projektÛw, ktÛrych wiel-
koúÊ nie pozwala na implementacjÍ w†po-
jedynczej koúci FPGA. P³yta NanoBoard
³¹czy si͆z†komputerem poprzez port rÛw-

Rys. 2

noleg³y i†komunikuje ze úrodowiskiem Ne-
xar za pomoc¹ interfejsu JTAG.

Wspomnieliúmy wczeúniej o†procesorach,

ktÛre znajdziemy w†bibliotekach kompo-
nentÛw wirtualnych, dostarczanych z†Nexa-
rem. Na dzieÒ dzisiejszy znajdziemy
w†nich procesory 8-bitowe, oparte na sze-
roko stosowanej rodzinie 8051, Z80 oraz
PIC165x. RÛwnie istotnym elementem, jak
sam procesor, jest jego oprogramowanie.
Nexar nie by³by kompletnym úrodowis-
kiem, gdyby nie zawiera³ narzÍdzi progra-
mistycznych, wspomagaj¹cych tworzenie
i†uruchamianie kodu dla procesorÛw. Tak
wiÍc, Nexar zosta³ wyposaøony w†najnow-
szej generacji kompilator, oparty na tech-

nologii Viper firmy Altium.
Identyczny kompilator jest sto-
sowany i†sprawdzony rÛwnieø
w†szerokiej gamie produktÛw
TASKING, znanych zapewne
niektÛrym Czytelnikom. Kom-
pilator jest konfigurowalny
pod konkretny procesor i†gene-
ruje wysokiej jakoúci, dobrze
zoptymalizowany kod, zarÛ-
wno z†plikÛw ürÛd³owych
w†C, jak i†w†asemblerze.

Tak specyficzny, oryginalny

i†kompleksowy produkt, jakim jest Nexar,
stanowi niew¹tpliwie prze³om na rynku
narzÍdzi projektowych. System oferuje
niespotykan¹ dot¹d prostotÍ projektowania
oraz implementacji w†FPGA, ca³ych syste-
mÛw†mikroprocesorowych lub podobnych
z³oøonych projektÛw. Maj¹c do dyspozy-
cji narzÍdzie, ktÛre pozwala zaprojekto-
waÊ i†uruchomiÊ system, od pocz¹tku do
koÒca nie ruszaj¹c siÍ od biurka, moøemy
inaczej spojrzeÊ na wiele problemÛw, ktÛ-
re wczeúniej wydawa³y siÍ nie do przej-
úcia. Moøemy budowaÊ urz¹dzenia, jakich
nie byliúmy w†stanie wykonaÊ tradycyjny-
mi technikami. Urz¹dzenia mniejsze, szyb-
sze, bardziej niezawodne - takie, jakich
wymaga wspÛ³czesny rynek.
Grzegorz Witek, Evatronix

JTAG

Interfejs szeregowy służący do programowania,

konfigurowania oraz testowania układów po

zamontowaniu ich w systemie. Testowanie odbywa

się za pomocą wbudowanej w układy tzw. ścieżki

krawędziowej (BST − Boundary Scan Testing),

za pomocą której można weryfikować także

działanie elementów zewnętrznych.